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【素養測評】蘇教版科學五年級下冊
第二單元《仿生》測試基礎卷
題號 一 二 三 四 五 六 總分
得分
一、知識廣場（每空 1 分，共 10 分）
人們根據蔥葉的結構特性，設計、制造出了筒形的物品，這就是（ ）。
蛋殼具有較大的（ ），是因為它的形狀近似于（ ）。
蝙蝠在飛行時會發出（ ），這些聲波碰到障礙物會反射回來，根據回聲到來的方位和時間，蝙蝠可以確定目標的位置和距離。
雷達通過發射和接收（ ）來發現目標，其原理與蝙蝠的（ ）定位相似。
在仿生學中，人們模仿生物的（ ）、（ ）和（ ）等，來改進或創造新技術、新設備。
許多橋梁建成拱形，主要是為了（ ）。
二、判斷大廳（每題 2 分，共 20 分）
所有的生物都能給人類帶來啟示，用于發明創造。（ ）
模仿海豚皮膚的特殊結構制成的泳衣，能減小水的阻力，提高游泳速度。（ ）
蛋殼很薄，所以它的承受力很小。（ ）
蝙蝠發出的超聲波人耳都能聽到。（ ）
雷達既能探測空中目標，也能探測地面和海面目標。（ ）
只要模仿生物的外形，就能發明出實用的技術和產品。（ ）
蜂窩的結構是六邊形，這種結構既節省材料又具有較強的承受力。（ ）
人們根據蒼蠅的復眼發明了蠅眼照相機。（ ）
仿生學只與生物學有關，與其他學科沒有聯系。（ ）
為了更好地進行仿生研究，我們應該盡可能多地捕捉野生動物進行觀察。（ ）
三、選擇樂園（每題 2 分，共 30 分）
（ ）屬于仿生學成果。
A. 飛機 B. 汽車 C. 自行車
人們模仿荷葉表面的（ ）特性，發明了自清潔材料。
A. 防水、抗污 B. 光合作用 C. 顏色
關于拱形結構的說法，錯誤的是（ ）。
A. 拱形結構能把壓力向下向外傳遞
B. 拱形結構的承受力比平面結構小
C. 許多建筑都采用拱形結構來增加堅固程度
4. 蝙蝠在黑暗中能準確地捕捉飛蟲，主要是依靠（ ）。
A. 眼睛 B. 超聲波 C. 嗅覺
5. 雷達發射的電磁波遇到目標后會（ ）。
A. 被吸收 B. 被反射 C. 直接穿過
6. 下列哪種生物的結構或功能與發明雷達無關（ ）。
A. 蝙蝠 B. 海豚 C. 飛鳥
7. 人們根據響尾蛇能感知紅外線的特點，發明了（ ）。
A. 紅外線夜視儀 B. 電子蛙眼 C. 防毒面具
8. 下列關于仿生學的說法，正確的是（ ）。
A. 仿生學就是模仿生物的外形
B. 仿生學是一門古老的學科，沒有發展前景
C. 仿生學能為解決人類面臨的問題提供新思路
9. 雞蛋能承受較大壓力的主要原因是（ ）。
A. 雞蛋殼很厚 B. 雞蛋是拱形結構 C. 雞蛋內部有蛋清和蛋黃
10. 下列建筑中，沒有運用拱形結構來增加堅固程度的是（ ）。
A. 趙州橋 B. 金字塔 C. 悉尼歌劇院
11.人們模仿螢火蟲發光原理，發明了（ ）。
A. 日光燈 B. 白熾燈 C. 霓虹燈
12. 下列關于生物與仿生關系的說法，錯誤的是（ ）。
A. 生物為仿生學提供了豐富的靈感 B. 仿生產品一定比生物原型更先進
C. 仿生學的發展離不開對生物的觀察和研究
13. 為了探究不同形狀物體的承受力，小明用同樣的紙分別制作了圓柱形、三角形和正方形的紙筒，然后在紙筒上放置重物，觀察紙筒的變化。在這個實驗中，改變的條件是（ ）。
A. 紙的材質 B. 紙筒的形狀 C. 重物的重量
14. 下列哪種動物的結構或功能與發明潛水艇有關（ ）。
A. 魚 B. 鳥 C. 蝴蝶
15. 仿生學研究需要多學科的知識，其中不包括（ ）。
A. 物理學 B. 化學 C. 歷史學
四、問題城堡（每題 4 分，共 20 分）
請舉例說明生物的形態結構對仿生學的啟示。
簡述拱形結構在建筑中的優勢，并舉例說明。
蝙蝠的回聲定位與雷達的工作原理有哪些相似之處？
請說明仿生學對人類生活的重要意義。
你認為在進行仿生研究時，應該注意哪些問題？
五、科學探究（8 分）
在一次課外實踐活動中，老師讓同學們探究不同形狀的物體對風的阻力大小。小明和他的同學們準備了以下材料：同樣大小和材質的紙張、剪刀、膠水、風扇、電子秤。他們設計了如下實驗：
用紙張制作三種不同形狀的物體：圓形、方形和流線型。
將風扇固定在一個位置，調整風扇風速為一檔。
把制作好的圓形物體放在風扇前一定距離處，用電子秤測量風扇吹動圓形物體時對電子秤產生的壓力，記錄數據。
按照同樣的方法，依次測量方形物體和流線型物體受到風扇吹動時對電子秤產生的壓力。
（1）在這個實驗中，變量是什么？控制不變的因素有哪些？（3 分）
（2）預測實驗結果，并說明理由。（3 分）
（3）通過這個實驗，你能得出什么結論？（2 分）
六．拓展長廊（每題６分，共 12 分）
1. 假如你是一位城市公園設計師，現在要設計一個具有獨特生態功能的公園景觀湖。結合仿生學知識，你將如何從生物的結構、功能或行為中獲取靈感來設計這個景觀湖，以實現生態環保、美觀且兼具一定功能性的目標？
2.在文學作品中，我們常能看到作者運用豐富的想象力描繪生物的神奇之處。請結合一部你熟悉的文學作品，談談其中對生物特性的描寫如何與科學中的仿生學理念相呼應，以及這種呼應如何豐富了作品的內涵或帶給讀者怎樣的啟示。
參考答案
一、知識廣場
仿生
解析：仿生是模仿生物的某些結構和功能來發明創造各種儀器設備的方法，以蔥葉結構設計筒形物品符合仿生定義。
承受力、拱形
解析：拱形結構能將壓力分散，蛋殼的拱形結構使其具有較大承受力。
超聲波
解析：蝙蝠利用超聲波回聲定位來導航和捕食，這是其獨特的生存技能。
電磁波、回聲
解析：雷達是現代科技中利用電磁波工作，模擬蝙蝠回聲定位功能來探測目標。
形態、結構、功能
解析：仿生學主要從生物的形態、結構和功能等方面獲取靈感，進行技術和設備的創新。
增加橋的承載能力
解析：拱形結構能把橋面臨的壓力分散，從而增加橋梁承載能力，使其更穩固。
二、判斷大廳
×
解析：雖然很多生物能給人類啟示，但不是所有生物都已經或者能夠被人類用于發明創造，該說法過于絕對。
√
解析：海豚皮膚特殊結構有助于其在水中快速游動，模仿其結構制作泳衣可減小阻力，提高游泳成績。
×
解析：蛋殼雖薄，但因其拱形結構能分散壓力，實際承受力較大。
×
解析：人耳能聽到的聲音頻率范圍有限，蝙蝠發出的超聲波頻率高于人耳聽覺上限，人耳聽不到。
√
解析：雷達通過發射和接收電磁波工作，可對空中、地面、海面目標進行探測定位。
×
解析：仿生不僅要模仿生物外形，更要深入研究生物的結構和功能等，才能發明出實用的技術和產品。
√
解析：六邊形蜂窩結構緊密，能充分利用空間，節省材料，且承受力強。
√
解析：蒼蠅復眼由許多小眼組成，具有獨特視覺功能，模仿其復眼結構發明了蠅眼照相機，可一次拍攝多張照片。
×
解析：仿生學是多學科交叉領域，涉及生物學、物理學、工程學、材料學等多個學科。
×
解析：大量捕捉野生動物會破壞生態平衡，且很多野生動物受法律保護，應通過合理科學方式如觀察紀錄片、實地觀察（不干擾其正常生活）等進行仿生研究。
三、選擇樂園
A
解析：飛機的發明受到鳥類飛行的啟發，屬于仿生學成果；汽車和自行車主要基于機械原理和工程設計，并非直接源于仿生學。
A
解析：荷葉表面具有納米級的微小突起，使其具有防水、抗污特性，模仿此特性發明了自清潔材料。
B
解析：拱形結構能將壓力向下向外傳遞，其承受力比平面結構大，所以許多建筑采用拱形增加堅固程度，B 選項說法錯誤。
B
解析：蝙蝠靠發出和接收超聲波，利用回聲定位在黑暗中準確捕捉飛蟲。
B
解析：雷達發射電磁波，遇到目標后電磁波被反射回來，雷達接收反射波確定目標位置等信息。
C
解析：雷達原理源于蝙蝠回聲定位，海豚也利用類似超聲定位，而飛鳥飛行主要靠翅膀等結構，與雷達發明原理無關。
A
解析：響尾蛇能感知紅外線，據此發明紅外線夜視儀，可在夜間感知物體發出的紅外線成像；電子蛙眼模仿蛙眼視覺功能，防毒面具與豬鼻子對毒氣過濾有關。
C
解析：仿生學不僅模仿外形，還研究生物結構和功能；仿生學是不斷發展的學科，前景廣闊，能為解決人類問題提供新思路。
B
解析：雞蛋殼薄，但因其近似拱形結構，能分散壓力，所以能承受較大壓力。
B
解析：趙州橋是典型拱形石橋，悉尼歌劇院部分結構有拱形元素；金字塔是四棱錐形結構，未運用拱形結構增加堅固程度。
A
解析：螢火蟲發光是高效冷光，模仿其發光原理發明日光燈，發光效率高且節能；白熾燈靠燈絲發熱發光，霓虹燈靠氣體放電發光，原理與螢火蟲不同。
B
解析：生物為仿生學提供靈感，仿生學發展依賴對生物觀察研究；但仿生產品不一定比生物原型更先進，各有特點，B 選項說法錯誤。
B
解析：實驗目的是探究不同形狀物體承受力，所以改變條件是紙筒形狀，紙材質和重物重量應保持相同。
A
解析：魚通過魚鰾改變自身比重在水中沉浮，潛水艇模仿此原理，通過改變自身重量實現沉浮。
C
解析：仿生學涉及生物學、物理學、化學、工程學等多學科知識，與歷史學關系不大。
四、問題城堡
1. 答案：例如鳥類的翅膀，其形態呈流線型，且翅膀上的羽毛排列有利于產生升力和控制飛行方向。人們受此啟示，設計制造出飛機的機翼，同樣采用流線型設計，以減少空氣阻力，實現飛行功能。又如，蜻蜓的翅膀末端有一塊加厚的部分，叫翅痣，能防止翅膀在快速飛行時顫抖破裂。科學家模仿這一結構，在飛機機翼末端安裝配重裝置，解決了飛機高速飛行時機翼震顫的問題。
解析：從常見生物鳥類和蜻蜓翅膀形態結構入手，闡述其特點以及對飛機機翼設計和解決機翼震顫問題的啟示，體現生物形態結構在仿生學中的應用。
答案：拱形結構在建筑中的優勢主要有兩點。一是能承受較大壓力，拱形結構可將受到的壓力向下向外傳遞，使各部分受力均勻，從而增加建筑的承載能力。二是節省材料，在滿足一定承載要求下，相比其他結構可減少材料使用。例如趙州橋，它采用單孔敞肩石拱結構，橋身堅固，歷經千年仍保存完好，充分利用拱形結構優勢，既承載大量行人車馬通行壓力，又節省石材等建筑材料。
解析：從承載壓力和節省材料兩方面說明拱形結構優勢，以趙州橋為例闡述其在實際建筑中的體現。
答案：蝙蝠回聲定位與雷達工作原理相似之處在于，蝙蝠通過喉嚨發出超聲波，超聲波遇到障礙物反射回來，蝙蝠根據回聲到來的方位和時間確定目標位置和距離。雷達則是通過發射天線發射電磁波，電磁波遇到目標后被反射，雷達接收天線接收反射波，通過分析反射波的信息確定目標的距離、方位等。兩者都是通過發射波并接收反射波來探測目標，利用波的反射特性實現對目標的定位和追蹤。
解析：分別闡述蝙蝠回聲定位和雷達工作過程，對比得出兩者都利用波反射探測目標的相似點。
答案：仿生學對人類生活意義重大。在交通領域，模仿鳥類和昆蟲飛行原理發明飛機，大大縮短出行時間，促進全球交流；在醫療領域，依據生物的結構和功能研發出人造器官，為患者帶來希望；在材料領域，模仿荷葉自清潔特性發明自清潔材料，廣泛應用于建筑、服裝等行業，減少清潔成本。仿生學還在軍事、農業等多領域發揮作用，改善人類生活質量，推動科技進步。
解析：從交通、醫療、材料等多領域舉例說明仿生學對人類生活在出行、健康、生活便利性等方面的積極影響和推動作用。
答案：在進行仿生研究時，首先要尊重和保護生物多樣性，不能因研究而過度捕捉或破壞生物棲息地，避免對生態環境造成損害。其次，要深入研究生物的結構和功能原理，不能僅模仿表面形態，確保仿生產品能真正發揮預期效果。再者，要結合多學科知識，仿生學涉及生物、物理、化學等多學科，綜合運用各學科知識才能實現創新。最后，要注重安全性和實用性，仿生產品需經過嚴格測試，確保在實際應用中安全可靠且實用。
解析：從生物保護、原理研究、學科融合、產品特性等方面闡述仿生研究注意事項，保證研究科學合理進行。
五、科學探究
答案：
（1）變量是物體的形狀。控制不變的因素有：紙張的大小和材質、風扇的風速、風扇與物體的距離、測量壓力的工具（電子秤）。
解析：實驗目的是探究不同形狀物體對風的阻力大小，所以變量是物體形狀。為保證實驗準確性，其他可能影響風對物體作用力的因素要保持不變。
（2）預測結果：流線型物體受到風扇吹動時對電子秤產生的壓力最小，方形物體次之，圓形物體最大。理由：流線型物體在空氣中運動時，空氣能更順暢地流過其表面，受到的空氣阻力較小；方形物體的棱角使空氣流動受到阻礙，阻力較大；圓形物體相對方形物體雖空氣流動稍好，但仍不如流線型物體，所以阻力也較大。
解析：根據生活經驗和流體力學知識，流線型物體空氣阻力小，方形和圓形物體相對阻力大，據此預測結果并說明理由。
（3）結論：在相同條件下，不同形狀的物體對風的阻力大小不同，流線型物體受到的風阻力相對較小。
解析：通過實驗結果對比得出不同形狀物體風阻力不同，流線型物體風阻力小的結論。
六、拓展長廊
1. 答案：
生態環保方面：我會借鑒濕地生態系統中水生植物凈化水質的功能。例如蘆葦，它的根系發達，能吸收水中的氮、磷等營養物質，還能過濾雜質。在景觀湖周邊種植類似蘆葦的水生植物帶，模擬自然濕地凈化系統，幫助凈化湖水，減少人工凈化成本，維持湖水的生態平衡。
美觀方面：從荷葉的形態獲取靈感。荷葉的圓形葉片和優雅的姿態極具美感，可設計一些荷葉形狀的浮島，錯落有致地分布在湖面上。浮島上種植色彩斑斕的水生花卉，不僅增加景觀的層次感和色彩豐富度，還為鳥類、昆蟲等提供棲息和覓食場所，營造出自然和諧的美感。
功能性方面：模仿水獺建造堤壩的行為。在湖的一側建造一個可調節的 “生態堤壩”，類似水獺壩的結構。旱季時，可適當調節堤壩高度，儲存湖水，保障周邊植物灌溉用水；雨季時，通過調節堤壩，合理排水，防止湖水泛濫，起到調節水位的功能，增強公園應對不同季節水文變化的能力。
解析：本題從生態環保、美觀和功能性三個目標出發，分別從水生植物凈化水質功能、荷葉形態以及水獺建造堤壩行為獲取靈感，闡述如何應用仿生學設計景觀湖，體現了對生物結構、功能和行為的借鑒在實際場景中的應用。
2. 答案：以儒勒 凡爾納的《海底兩萬里》為例。作品中對鸚鵡螺號潛艇的描寫與仿生學理念相呼應。鸚鵡螺號的外形類似鸚鵡螺，這種海洋生物的外殼結構堅固且符合流體力學原理。在科學的仿生學中，人們正是從生物的外形結構獲取靈感應用于設計。
在文學層面，這樣的描寫豐富了作品內涵。它不僅賦予鸚鵡螺號神秘而獨特的形象，讓讀者感受到科技與自然融合的奇妙，還通過對潛艇強大功能的描述，展現了人類對生物特性深入理解后進行創新創造的能力。這啟示讀者，自然界的生物是無盡的智慧寶庫，人類可以從生物身上汲取靈感，實現科技進步。同時，也讓讀者意識到人與自然相互關聯，人類應在探索自然、利用自然的過程中，保持對自然的敬畏之心。
解析：先選取《海底兩萬里》這部作品，指出其中鸚鵡螺號與鸚鵡螺外形的呼應關系，體現仿生學理念。接著從文學角度分析這種呼應豐富作品內涵，帶給讀者對科技進步、人與自然關系等方面的啟示，展現語文與科學跨學科融合的理解。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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